Unterschied zwischen PCR und DNA-Replikation

Hauptunterschied - PCR vs. DNA Replikation
 

Die DNA-Replikation ist ein natürlicher Prozess, der in lebenden Organismen abläuft. Dabei werden zwei identische Kopien eines DNA-Moleküls hergestellt. Die DNA-Replikation ist ein äußerst wichtiger Prozess der biologischen Vererbung. Genetische Informationen werden vor allem aufgrund der Fähigkeit zur DNA-Replikation von Eltern zu Nachkommen weitergegeben. Es ist daher ein wesentlicher Prozess, der in fast allen lebenden Organismen abläuft. Dieser Prozess findet statt in vivo. Die DNA-Replikation kann jedoch über erfolgen in vitro Methoden auch. Polymerase Chain Reaction (PCR) ist eine solche in vitro Methode der DNA-Replikation. PCR ist eine DNA-Amplifikationsmethode, die in Laboratorien durchgeführt wird. Es produziert Tausende bis Millionen Kopien von DNA aus einem interessierten DNA-Fragment oder einem Gen. Es gibt Unterschiede zwischen in vivo DNA-Replikation und PCR. Das Hauptunterschied zwischen diesen beiden ist das Die PCR wird in einem PCR-Gerät bei konstanten Temperaturen durchgeführt, um eine große Anzahl von DNA-Kopien herzustellen, während die DNA-Replikation im Körper bei Körpertemperatur erfolgt, um zwei identische Kopien eines einzelnen DNA-Moleküls herzustellen.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist PCR?
3. Was ist DNA-Replikation?
4. Ähnlichkeiten zwischen PCR und DNA-Replikation
5. Side-by-Side-Vergleich - PCR und DNA-Replikation in Tabellenform
6. Zusammenfassung

Was ist PCR??

Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist eine in vitro DNA-Amplifikationstechnik, die routinemäßig in molekularbiologischen Laboren durchgeführt wird. Diese Methode ermöglichte die Herstellung von Tausenden bis Millionen Kopien eines besonders interessierten DNA-Fragments. Die PCR wurde 1980 von Kary Mullis eingeführt. Bei dieser Technik dient das interessierte DNA-Fragment als Vorlage für das Erstellen von Kopien. Das als Taq-Polymerase bezeichnete Enzym wird als DNA-Polymerase-Enzym verwendet und wird die Synthese neuer Stränge des DNA-Fragments katalysieren. Primer, die sich in der PCR-Mischung befinden, fungieren als Ausgangspunkt für die Fragmenterweiterungen. Am Ende der PCR-Reaktion können viele Kopien der Proben-DNA erhalten werden.

Alle Bestandteile, die zur Herstellung von DNA-Kopien erforderlich sind, sind in der PCR-Mischung enthalten. Sie sind Proben-DNA, DNA-Polymerase (Taq-Polymerase), Primer (Forward- und Reverse-Primer), Nukleotide (Bausteine ​​der DNA) und ein Puffer. Die PCR-Reaktion wird in einem PCR-Gerät ausgeführt und sollte mit der richtigen PCR-Mischung und dem richtigen PCR-Programm gefüttert werden. Wenn das Reaktionsgemisch und das Programm korrekt sind, werden aus einer sehr kleinen DNA-Menge die erforderlichen Kopien eines bestimmten DNA-Abschnitts erzeugt.

An einer PCR-Reaktion sind drei Hauptschritte beteiligt: ​​Denaturierung, Primer-Annealing und Strangverlängerung. Diese drei Schritte treten bei drei verschiedenen Temperaturen auf. DNA existiert als doppelsträngige Helix. Zwei Stränge sind durch Wasserstoffbrückenbindungen gebunden. Vor der Amplifikation wird doppelsträngige DNA durch Ergeben einer hohen Temperatur getrennt. Bei hoher Temperatur denaturiert doppelsträngige DNA zu Einzelsträngen. Dann glühen die Primer mit den flankierenden Enden des interessierten Fragments oder des Gens der DNA. Der Primer ist ein kurzes Stück einzelsträngiger DNA, das zu den Enden der Zielsequenz komplementär ist. Vorwärts- und Rückwärts-Primer glühen mit den komplementären Basen an den flankierenden Enden der denaturierten Proben-DNA bei der Annealingtemperatur.

Wenn Primer mit DNA angelagert werden, initiiert das Taq-Polymerase-Enzym die Synthese der neuen Stränge durch Zugabe von Nukleotiden, die zur Template-DNA komplementär sind. Taq-Polymerase ist ein hitzestabiles Enzym, das aus einem thermophilen Bakterium isoliert wird Thermus aquaticus. PCR-Puffer hält die optimalen Bedingungen für die Taq-Polymeraseaktion aufrecht. Diese drei Stufen der PCR-Reaktion werden wiederholt, um die erforderliche Menge des PCR-Produkts herzustellen. Bei jeder PCR-Reaktion verdoppelt sich die Anzahl der DNA-Kopien. Daher kann eine exponentielle Amplifikation in der PCR beobachtet werden. Das PCR-Produkt kann unter Verwendung der Gelelektrophorese beobachtet werden, da es die sichtbare Menge an DNA auf einem Gel produziert und es für weitere Untersuchungen wie Sequenzierung usw. gereinigt werden kann.

Abbildung 01: PCR

PCR ist ein wertvolles Instrument in der medizinischen und biologischen Forschung. Insbesondere in forensischen Studien hat PCR einen immensen Wert, da sie DNA für Studien aus den winzigen Proben der Kriminellen amplifizieren und forensische DNA-Profile erstellen kann. PCR ist in vielen Bereichen der Molekularbiologie weit verbreitet, einschließlich Genotypisierung, Genklonierung, Mutationsdetektion, DNA - Sequenzierung, DNA - Mikroarrays und Vaterschaftstests usw.

Was ist DNA-Replikation??

DNA-Replikation bezieht sich auf den Prozess, bei dem zwei identische DNA-Kopien aus einem DNA-Molekül erzeugt werden. Es ist ein wichtiger Prozess der biologischen Vererbung. Die DNA-Replikation findet in allen lebenden Organismen statt. Das Genom der Stammzelle sollte repliziert werden, um das Genom in die Tochterzelle zu überführen. Der DNA-Replikationsprozess umfasst drei Hauptschritte, die als Initiierung, Verlängerung und Beendigung bezeichnet werden. Diese Schritte werden von verschiedenen Enzymen katalysiert. Die DNA-Replikation beginnt am Ort der Replikation im Genom der Zellen. Im Genom liegt DNA in doppelsträngiger Form vor. Diese beiden Stränge werden zu Beginn der DNA-Replikation getrennt und dies erfolgt durch ATP-abhängige DNA-Helikase. Das Abwickeln von DNA ist das Hauptereignis, das im Initiierungsschritt auftritt. Durch die Verwendung von getrennten DNA-Strängen als Templat synthetisiert die DNA-Polymerase die neuen komplementären Stränge der Templatstränge in Richtung 5 'nach 3'. Dies ist der Schritt, der Dehnung genannt wird. Eine Terminierung findet statt, wenn sich die beiden Replikationsgabeln am gegenüberliegenden Ende des Chromosoms der Eltern treffen.

Abbildung 02: DNA-Replikation

Neben der DNA-Polymerase sind verschiedene Enzyme wie DNA-Primase, DNA-Helikase, DNA-Ligase und Topoisomerase an der DNA-Replikation beteiligt. Eine Besonderheit der In-vivo-DNA-Replikation ist, dass Okazaki-Fragmente produziert werden. Ein Strang wird kontinuierlich geformt, während der andere in kleine Stücke geformt wird.

Was sind die Ähnlichkeiten zwischen PCR und DNA-Replikation?

• Sowohl bei der PCR- als auch bei der DNA-Replikation wird doppelsträngige DNA voneinander getrennt.
• Sowohl bei PCR- als auch bei DNA-Replikationsprozessen wird DNA kopiert.
• Sowohl PCR- als auch DNA-Replikationsprozesse sind sehr wichtig.
• Sowohl bei PCR- als auch bei DNA-Replikationsprozessen ist das DNA-Polymeraseenzym beteiligt.

Was ist der Unterschied zwischen PCR und DNA-Replikation??

PCR vs. DNA-Replikation
PCR ist eine in vitro DNA-Amplifikationsmethode, bei der Tausende von Millionen DNA-Kopien hergestellt werden.	Die DNA-Replikation ist ein natürlicher Prozess, bei dem aus einem DNA-Molekül zwei identische DNA-Kopien hergestellt werden.
Schritte
PCR hat drei Schritte; Denaturierung, Primer-Anlagerung und Strangverlängerung.	Die DNA-Replikation besteht aus drei Schritten. Initiierung, Verlängerung und Beendigung.
Einbeziehung der Primer
PCR benötigt künstliche Primer.	DNA Replication benötigt keine künstlichen Primer. Ein kurzes RNA-Fragment ist an der DNA-Replikation beteiligt.
Denaturierung der Doppelstränge
Doppelstränge werden durch Anwendung einer hohen Temperatur in der PCR getrennt.	Doppelstränge werden bei der DNA-Replikation durch das Enzym DNA-Helikase voneinander getrennt.
Enzym beteiligt
Die PCR verwendet Taq-Polymerase.	DNA-Replikation verwendet DNA-Polymerase.
Temperatur
Die PCR erfolgt bei drei verschiedenen Temperaturen in einer Maschine.	Die DNA-Replikation erfolgt bei Körpertemperatur im Körper des lebenden Organismus.
In vivo oder In vitro
PCR ist eine in vitro Methode.	DNA-Replikation ist eine in vivo Methode.

Zusammenfassung - PCR gegen DNA Replikation

DNA-Replikation ist ein Verfahren zur Herstellung zweier identischer DNA-Kopien aus einem einzelnen DNA-Molekül. Es kommt in allen lebenden Organismen vor, da es eine Methode bietet, die genetische Information vom Elternteil an die Nachkommenschaft zu geben. Es besteht aus drei enzymatisch katalysierten Schritten, nämlich Initiierung, Verlängerung und Beendigung. Die DNA-Replikation kann im Labor künstlich durchgeführt werden. PCR ist eine Möglichkeit, eine große Anzahl von DNA-Kopien aus der interessierten DNA herzustellen. PCR wird routinemäßig in molekularbiologischen Laboratorien durchgeführt, da es eine einfache Methode zur Herstellung von DNA-Kopien ist. Dies ist der Unterschied zwischen PCR und DNA-Replikation.

Referenz:

1. „DNA-Replikation“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 11. März 2018. Hier verfügbar
2. "Polymerase Chain Reaction (PCR)". Nationales Zentrum für Biotechnologie, US-amerikanische Nationalbibliothek für Medizin. Hier verfügbar  
3. „Molekularer Mechanismus der DNA-Replikation“. Khan Academy. Hier verfügbar  

Bildhöflichkeit:

1. "Polymerase-Kettenreaktion" von Enzoklop - eigene Arbeit, (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia  
2.'DNA-Replikationssplit 'Durch I, Madprime, (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia